手機耳放趨向HiFi，電路設(shè)計面臨新挑戰(zhàn)

摘要：在小米公司近期舉行的小米Note發(fā)布會中，小米掌門人雷軍特別提及了ADI的ADA4896運算放大器，為消費者帶來HiFi級的耳放體驗。本文通過走訪ADI的放大器專家，指出部分手機廠商已不滿足聲音音質(zhì)的完善，還在追求聽感效果，并進一步探討了實現(xiàn)HiFi耳放的設(shè)計考慮。

1 本土廠商：從音質(zhì)到音感的飛越

　　近兩三年來，本土手機廠商在音頻方面正追求極致。據(jù)ADI公司消費性產(chǎn)品亞洲區(qū)市場行銷經(jīng)理Stephen Wu稱，他在過去接觸了幾家中國手機客戶之后，發(fā)現(xiàn)他們對聲音的要求越來越高。過去對聲音的要求是干凈、沒有雜音，但現(xiàn)在他們更關(guān)注心理層面的體驗?！八麄円呀?jīng)跳離了過去便宜又好的設(shè)計方針，現(xiàn)在追求的可能是類似一臺四位數(shù)、五位數(shù)價錢放大器的效果，音效可以實現(xiàn)聲音甜美、透明、溫暖甚至聽了想流淚等心理層面的感覺。”

　　不過，由于手機腔體過小，手機內(nèi)置喇叭已經(jīng)無法實現(xiàn)音質(zhì)的完美呈現(xiàn)，因此客戶會采用耳放技術(shù)，再讓耳放連接耳機。ADI公司通訊和消費客戶事業(yè)部銷售經(jīng)理趙傳禹先生指出?！笆謾C如果搭配比較好的耳機，完全可以達到近似HiFi(高保真)的效果。”

　　HiFi效果包含音質(zhì)和音感。音質(zhì)是客觀的，可以通過信噪比、動態(tài)范圍等指標(biāo)測量出來。聽感是主觀的，可能有人喜歡圓潤一點、有人喜歡尖銳一點的聲音，因人而異。這兩方面是客戶設(shè)計時兼顧的平衡。

　　為了在指標(biāo)上把音質(zhì)的出色性體現(xiàn)出來，vivo、魅族、小米等手機廠商在市場宣傳方面會大肆渲染。聽感方面，他們也會找很多金耳朵，不僅從每家公司的內(nèi)部，還會找很多音樂發(fā)燒友，請他們來聽和評判，怎樣的聽感是比較理想的結(jié)果。

2 音質(zhì)挑戰(zhàn)

　　手機要做到HiFi，有三個較大的音質(zhì)損失環(huán)節(jié)，一是采樣頻率的轉(zhuǎn)換，因為CD有44.1kHz或者48kHz等的采樣頻率、16bit，但是對于手機，手機對音頻信號的處理只能是固定在少數(shù)特定采樣頻率，這樣對于高品質(zhì)音源信號就往往需要進行采樣頻率的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程容易造成音質(zhì)損失。第二個環(huán)節(jié)是數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。第三就是輸出的信號通常比較微弱，要推動耳機必須要做信號的放大，放大也會有音質(zhì)損失。

　　vivo、小米首先解決了從數(shù)字到模擬的挑戰(zhàn)，方法是采用專用的Audio DAC，使音質(zhì)不受損失，可以把信噪比做得很好。轉(zhuǎn)換完成之后，ADI和其他一些公司所提供電源、模擬運算放大器，解決了從小信號放大成大信號(來推動耳機)環(huán)節(jié)里導(dǎo)致的音質(zhì)損失。

　　HiFi耳放的運放有幾種，一種是一級放大，像錘子(包括魅族)手機只用了一個運放。小米Note以及Vivo X5 Max的方案是兩級運放，以提供更好音質(zhì)以及聽感的輸出信號。由此看出，如果移動終端廠商想做一些差異化，就得在放大電路上下足功夫，一種辦法是左右聲道分離，共兩路(圖1);還有一種方法是做多級放大，以更加精細的調(diào)理輸出信號，從而保證音頻輸出的音質(zhì)和聽感的平衡,這兩級對運放的要求是不太一樣的，第一級通常更多關(guān)心性能指標(biāo)，把信噪比提高，第二級的驅(qū)動能力是關(guān)鍵，即要推得動各種耳機，使聽感比較理想。例如一些發(fā)燒級的耳機可能會高達一兩千美元，阻抗可能達到300~600Ω，需要很大的推力，推力不足就會失真，無法享受到高端音響設(shè)備所能提供的震撼感。

　　ADI給小米的芯片方案——ADA4896，當(dāng)初并不是為聲音設(shè)計的，是用于工業(yè)儀器的。因為高保真(HiFi)應(yīng)用的本質(zhì)也是要求足夠精準、失真小、干擾小。而且現(xiàn)在越來越多的應(yīng)用是跨界的，ADI的策略是把一些其它領(lǐng)域的芯片改進后，推給消費客戶。

　　除了ADA4896，ADI還推薦AD4841音頻放大器，可以實現(xiàn)業(yè)界同類運放的最低功耗，以及兼顧性能的低成本設(shè)計。

3 HiFi到底是不是未來趨勢?

　　4G、WIFI等無線通訊的快速發(fā)展是促成HiFi流行的關(guān)鍵因素之一。例如4G、5G通信之后，頻帶更寬，運營商可以推無損音樂、4K高清影像等。

　　從指標(biāo)上看，現(xiàn)在一些熱門的移動終端設(shè)備的在失真、噪聲方面都已經(jīng)做到極高的水準，相當(dāng)于上千元入門級音樂播放器上才能做到的指標(biāo)，但如今手機上就可以享受這樣的效果。所以從技術(shù)的演進角度，可以預(yù)見便攜式的音樂播放器可能很快會被手機所取代。

　　但是針對特別的音樂發(fā)燒友，有很多時候會追求某一個頻段的音感效果，這是手機無法照顧到的細分市場。這塊市場也許有時由5位數(shù)、6位數(shù)的頂級器材堆積起來彌補的。但相比之前，大家拿手機只是聽MP3流行歌曲的時期，現(xiàn)在手機搭配較好的耳機后，已可以體驗到近似音樂會的聽覺享受，這是一個巨大的技術(shù)進步，與多年前手機照相取代卡片相機的過程類似。盡管現(xiàn)在也有人拍照使用單反相機，但是對于絕大多數(shù)人而言，用手機拍照可以基本滿足日常需要。

　　那么，一些大牌手機廠商為何沒有一些大牌廠商為何沒有投入手機HiFi的陣營?這是仁者見仁，智者見智。HiFi應(yīng)該是人們追求的最終體驗，實際上多種技術(shù)可以實現(xiàn)這種體驗。小米、vivo等后面加上二級運放是一種方式。一些大牌手機的音質(zhì)也已經(jīng)比過往有大幅度提升。從這些廠商角度，它們也許不認為HiFi是手機主要的差異點或賣點，因此就不用在這上面投資。因為投資這種電路對布板面積要求很高，這也是跟每家手機廠商對自己的定位有關(guān)系。因此，每家公司只要找準定位，都可以有很好的市場?，F(xiàn)在有越來越多的廠商把HiFi作為自己的賣點，使人們對HiFi未來的前景充滿樂觀。

　　另外，這和社會習(xí)慣也有關(guān)。在中國，人們聽耳機的機會比較多。在美國，開車的機會相對更多。所以聽音樂的時候，在美國可能選擇HiFi臺式設(shè)備。高端產(chǎn)品每年都只出一款，因此可能不會為中國市場特別定制。但是中國本土企業(yè)會有很多新產(chǎn)品。

4 聲音的未來：聲音識別

　　作為一家專注音頻的公司，ADI多年前收購了MIT Lyric lab，是麻省研究院的一個學(xué)術(shù)單位，主要聚焦在人工智能上，例如，如何更清楚地抓取聲音，尤其是在嘈雜、復(fù)雜的環(huán)境下識別聲音信號?，F(xiàn)在美國熱議的一個話題是，未來當(dāng)你用聲音操控人機界面設(shè)備時，不需要關(guān)掉家里所有的聲音，可以身處嘈雜環(huán)境或看電視時隨時控制。

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